Читая статьи о космическом лифте, я не перестаю удивляться, как много внимания уделяют в них потенциально решаемой проблеме прочности троса, и как мало внимания уделяется проблемам, которые не решаются никак…

Космический лифт в фантазии NASA

И так, давайте предположим, что у нас есть волокнистый материал с прочностью на разрыв около 100 ГПа (10 000 кгс/мм^2) с плотностью 1,5 кг/дм^3. С таким материалом мы можем построить космический лифт. Всего-то нужно запустить на геостационарную орбиту 72 000 км троса из такого материала и начать его там разматывать сразу в двух направлениях: к Земле и от неё. В какой-то момент один из концов троса достигнет поверхности, и нам останется только закрепить его, да ездит по нему вверх-вниз. Какие проблемы?..

Начнём с «мелочи» — массы троса. Оптимальный трос будет посередине (возле геостационарной орбиты) в 2-3 раза толще, чем у поверхности Земли. Но я условно буду считать его диаметр всюду равным 1 см, т.к. я не ставлю задачи получить точные числа, а лишь оценить порядок. Почему именно 1 см, а не 1 мм или 1 м? Потому, что трос диаметром 1 мм будет выдерживать всего 7,85 т нагрузки на разрыв. Учитывая, что в лучшем случае 90% прочности троса будет «израсходовано» на удержание его собственного веса, получаем, что такой трос не выдержит веса современного крупного спутника, не говоря уж о космических кораблях и, тем более, орбитальных станциях. Ну а 1 м — это просто уже перебор.

И так, у нас 72 000 км троса диаметром 1 см с плотностью 1,5. Масса этого троса примерно 8500 тонн… Чтобы доставить такую массу на геостационарную орбиту потребуется более тысячи запусков тяжёлых ракет-носителей! Вместо строительства лифта они могли бы на десятки лет вперёд обеспечить все потребности человечества в выводе космических аппаратов на орбиту. И это если предположить, что трос, доставленный по частям, уже на орбите можно будет собрать в единое целое нужной прочности…

Но самое интересное начинается дальше. По разным оценкам только на низких околоземных орбитах (высотой от 200 до 2000 км) находится от 200 000 до 300 000 относительно крупных объектов — размером более 1 см. Из них более 90% имеют размер не более 10 см, а от того слишком малы для отслеживания радарами.

Несмотря на огромное количество относительно крупных объектов на орбите, столкновения между ними всё-таки весьма и весьма редки. Во-первых, даже МКС по космическим меркам мала, а уж всё остальное — и подавно. Значит для столкновения траектории двух объектов должны пройти очень-очень близко друг к другу, что маловероятно само по себе. Но в добавок к этому два объекта должны оказаться в точке пересечения траекторий одновременно! Это делает столкновение совсем уж редчайшим событием, за всю историю космонавтики их можно по пальцам пересчитать.

Но что будет в случае неподвижного троса огромной длины?.. В среднем раз в час каждый из этих объектов пересекает экватор. Т.е. как минимум 200 000 пересечений экватора в час. Если взять площадь плоскости экватора, приходящуюся на высоты низких орбит, 200-2000 км, то она составит 85 500 000 км^2. Площадь сечения 1 см троса на участке высот 200-2000 км — 0,018 км^2 или 0,2 миллиардной доли площади плоскости экватора. Мизер? Но у нас 200 000 пересечений экватора в час! Не сложно подсчитать, что в среднем раз в 23 500 часов в трос будет попадать фрагмент космического мусора с размером, большим диаметра троса. Т.е. будет его гарантированно уничтожать! Если что, 23 500 часов — это 2 года и 8 месяцев. Причём это оценка сверху, т.к. этот расчёт верен лишь для нулевого размера космического мусора, а реально учитывается мусор более 1 см в поперечнике, что в разы увеличивает вероятность столкновения… Реально срок жизни троса — порядка года или даже меньше. Причём уменьшение сечения троса почти не продлит этот срок, т.к. космический мусор меньше по размеру не станет. Увеличение сечения тоже ничего не даст: да, метровый трос сможет перебить уже далеко не каждый фрагмент мусора, но зато попадать в него они будут в сто раз чаще, так что за тот же год ослабят достаточно для обрыва под собственным весом.

Итого имеем: нам нужно вывести на геостационарную орбиту классическими ракетами столько груза, сколько мы за всю историю ещё не успели туда вывести, чтобы потом в течении года, пока трос не перебьёт космическим мусором, очень дёшево выводить грузы на орбиту… За скобками оставим разрушения, которые нанесёт падающий трос, особенно если его перебьёт не около Земли, а где-нибудь ближе к геостационарной орбите.

P.S. Если что, я страстно мечтаю о масштабном освоении космоса. Но чтобы моя мечта стала реальностью, деньги и усилия должны направляться на те проекты, которые по крайней мере в отдалённой перспективе могут дать эффект. А космический лифт, увы, к таким проектам не относится: широкомасштабное освоение космоса гарантирует, что космического мусора будет только больше, а для безопасности троса его должно стать в десятки раз меньше, т.е. одно исключает другое.

Комментарии (202)


  1. hurtavy
    05.05.2018 00:37

    Про столкновения… Вроде же предлагали решение: сделать не круглый трос, а широкую ленту. А если ещё найти способ её латать…


    1. Jeka_M3
      05.05.2018 08:56

      Лента не поможет. Да, шанс попадания мусора в ребро ленты невелик, но зато многократно увеличится шанс попадания перпендикулярно в плоскую ленту.


      1. isden
        05.05.2018 09:43

        И ничего не будет. Допустим, ширина ленты 20см. Запас прочности — ну скажем «сферовакуумные» 150%. Появление в одной ленте отверстия диаметром в пару см ну неприятно, но не смертельно. Еще не учитывается, кстати, прочность материала. Может быть это кусочек мусора просто отскочит.


        1. Platon_msk
          05.05.2018 10:29
          +1

          Беда приходит откуда не ждали. Чтобы кусочек мусора отскочил, он должен иметь околонулевую, по космическим меркам, скорость относительно троса, и следовательно энергию.
          Но так как даже для того, чтобы оставаться на орбите земли этот кусочек просто обязан иметь вторую космическую, то энергии там много. Поэтому скорее будет что-то вроде этого.


          1. isden
            05.05.2018 11:13

            Почему околонулевую?
            Столкновения, в большинстве случаев, не строго перпендикулярно происходят (ну и ленту можно оперативно ориентировать (сдвигать или закручивать) таким образом, чтобы минимизировать повреждения при столкновениях).
            К тому же лента натянута, но она не твердая, т.е. тут возможно будет частично неупругое столкновение с потерей части энергии условным болтом и поглощением её лентой.


            1. AllexIn
              05.05.2018 14:22

              Оперативно повернуть 8500 тонн гибкой ленты?
              Хотелось бы верить, но верится с трудом.


              1. isden
                05.05.2018 14:25

                Повернуть одну секцию на десяток градусов за минут 10?


                1. AllexIn
                  05.05.2018 14:26

                  Вы еще и поворотные секции на всем протяжении лифта планируете фигачить?


                  1. isden
                    05.05.2018 14:31

                    Зачем поворотные? Лента то гибкая.


                  1. rPman
                    06.05.2018 00:16

                    Достаточно волну пустить, т.е. поворотные/качающие секции конечно нужны, но далеко не на каждый метр.


            1. egigd Автор
              05.05.2018 15:41
              +2

              Ленту невозможно оперативно ориентировать, т.к. речь о том мусоре, который слишком мал для возможности его отслеживания.
              Столкновение будет 100% неупругое. Вся энергия будет поглощена. Именно поэтому-то ленту и разорвёт в клочья.


              1. lavmax
                05.05.2018 23:43

                Если вся проблема до 2000 км, то ИМХО сделают по старинке защитный кожух у земли и будут его обновлять время от времени.


                1. vesper-bot
                  07.05.2018 10:15

                  Ну, 2000 км кожуха это малость потяжелее, чем весь трос в 72000 км, а висеть он будет на нем же. То есть не получится.

                  Вообще, вся проблема от того, что мы не смогли построить башню, а вместо этого стали запускать всякие спутники, и теперь мы не можем построить башню, так как придется все спутники потерять из-за столкновений с башней. Это ещё Перельман писал в задаче про космическую башню.


          1. shedir
            05.05.2018 11:56
            +2

            Для чего, простите, нужна вторая космическая скорость?


            1. Platon_msk
              06.05.2018 20:10

              Да, извиняюсь, описАлся. Но даже первая, это очень много.


        1. coturnix19
          05.05.2018 12:21
          +5

          Навряд ли он отскочит. Люди просто обычно себе не представляют, насколько велики космические скорости по земным меркам.

          Например, типичные скорости на орбите — 8-10 км/с, тогда как при обычных условиях скорости молекул будут порядка скорости звука — т.е. очень грубо округляя 0.5км/с. Т.е. космические скорости в 15-20 раз больше земных, при этом температура то пропорциональная квадрату скорости! Т.е. температура, до которой будет разогреваться вещество при столкновении (при условии что вся энергия ушла в тепло, когда грубо говоря энергия «когерентного» движения тела как целого никуда не девается — просто составляющие его молекулы начинают двигаться некогерентно т.е. тело нагревается и испаряется) будет резко повышаться до 300*(15...20)**2~=67-120 тысяч градусов! (распад молекул и атомов на запчасти понизят цифру, возможно в разы но при таких порядках величины это уже не принципиально). Никакой прочности чтобы хоть как-то смягчить подобное столкновение или заставить кусочек мусора отскочить — не хватит и хватить кмк не может (если использовать известные науке материалы). Наоборот, лучшая защита тут имхо — сделать так что бы объект передал минимум энергии ленте, пробил ее и побыстрее улетел куда подальше.


        1. egigd Автор
          05.05.2018 15:43
          +2

          В том-то и дело, что даже углеродные нанотрубки дают запас прочности не 150%, а дай бог чтобы 15%. Поэтому даже небольшие повреждения будут критическими.
          При космических скоростях столкновения любые материалы ведут себя как жидкость, ни о какой прочности там речи не идёт.


          1. mickvav
            07.05.2018 10:36

            Ну, тогда трос должен иметь запас прочности в 1500%, быть живым и штопать свои дырки самостоятельно и локально. И всё это — почти в вакууме… Зашибись-задачка.


            1. Rsa97
              07.05.2018 11:08

              Значит нужны космические пауки, которые будут плести паутину лифта и латать её.


    1. isden
      05.05.2018 09:39

      Причем не одну, а несколько лент секциями по N км длиной. Надежность и ремонтопригодность выше.


      1. kryvichh
        05.05.2018 13:35
        +2

        Можно ещё не до самой поверхности Земли делать лифт, а до уровня, на который можно поднять груз или космонавтов с помощью стратосферных дирижаблей. Это высоты 20-30км. А высотные аэрозонды и аэростаты вообще до 40-50км поднимаются. Учитывая, что сила притяжения Земли больше действует на часть лифта, наиболее близко расположенную к поверхности, можно исключить наиболее «толстую» его часть.

        Далее, насчёт длины 72 000 км. А зачем? Не проще ли сделать конец лифта, направленный в космос, короче, и закрепить на нём противовес?


        1. egigd Автор
          05.05.2018 15:47

          Наоборот, именно у поверхности Земли трос самый тонкий, а максимальная толщина у него на ГСО.
          Масса пусть даже 50 км 1 см троса будет всего навсего около 6 тонн, что совершено незаметно на фоне общей массы троса. Так что делать его до высоты 50 км из соображений снижения массы совершенно бессмысленно.


          1. kryvichh
            05.05.2018 16:20

            Тем не менее, это тоже вес, который должы вынести верхние секции. Плюс в разы уменьшается воздействие ветров и проч. атмосферных явлений.

            Подумав, мне кажется, просто трос из какого-то сверхпрочного материала — это нереальный вариант. Нужно чтобы была какая-то компенсация веса по всей высоте лифта. Нужно использовать тот факт, что у нас есть конструкция, пробивающая атмосферу и уходящая в Космос… Физики что-то должны придумать… Например, вдоль троса на высоту перекачивается вода, и потом с силой выталкивается назад — реактивная тяга. В таком случае, если каждая секция по-отдельности сможет «парить» на реактивной тяге, мы сможем построить лифт последовательно секцию за секцией с Земли, не используя ракеты для выноса секций на орбиту.


            1. rPman
              06.05.2018 00:33

              Космический фонтан — у него гораздо большие шансы на то чтобы быть построенным в обозримом будущем, как минимум для доставки топлива на орбиту.

              p.s. я вижу такой 'фонтан' как серия вакуумных труб (дублирование), по которым двигаются болванки с магнитами (и возможно полезным грузом) со скоростями сильно больше первой космической, по периметру труб расположены катушки из проводника, с управляемым сопротивлением, об которые пролетающие магниты замедляются (таким образом контролируется сила, с которой труба удерживается, и отклонение болванки, если это необходимо например для выравнивания и разгона трубы по орбите).
              Из заметных проблем
              — спуск болванок обратно сопряжен с проблемами их отлова на земле (либо они разгоняются до первой космической, либо их нужно тормозить по мере спуска, повышая нагрузку на те что поддерживают трубу)
              — невероятно сложная инфраструктура на земле, которая должна будет фактически удерживать всю массу конструкции, правда размазано на протяжении разгонного модуля для болванок, плюс непрерывная подача колоссального объема энергии к разгонным блокам
              — проблема избавления от энергии, которая будет генерироваться в катушках в трубах, пролетающими по ним магнитами (в атмосфере от нее легко избавиться, но в вакууме — это проблема).

              p.p.s. еще есть 'пусковая петля', у нее тоже неплохие шансы на появление, если вместо раскручивания самой петли, разгонять внутри трубы те же болванки, удерживая их на магнитной подушке.


            1. Welran
              06.05.2018 12:20

              Проще приделать к спутникам краны которые будут тащить их в космос как Мюнхаузен тащил себя за волосы из болота :)
              Вы вообще представляете массу водопроводов, насосов, воды, кабелей питания?


          1. Wizard_of_light
            05.05.2018 16:53

            Надо считать, там в общем случае экспоненциальная зависимость толщины у «корня» от массы «хвоста», может оказаться, что именно эти последние километры всё резко упростят. Что-то типа формулы Циолковского, уменьшение массы полезной нагрузки резко снижает массу носителя.


            1. egigd Автор
              05.05.2018 17:10

              Не совсем понял…
              Отношение диаметра на геостационарной орбите к диаметру на поверхности Земли 2-4 раза, в зависимости от того, какое отношение массы к прочности закладывать. Отношение остаётся постоянным независимо от того, какой диамет мы сделаем. Причём диаметр на ГСО должен быть больше. Т.е. делаем на поверхности 1 см — на орбите 3 см. Делаем на поверхности 1 мм — 3 мм на орбите. Делаем на поверхности 1 м — 3м на орбите. Диаметр влияет только на массу полезного груза, который мы можем к тросу прикрепить.
              О какой экспоненте вообще речь?.. Экспонента там только в формулах, описывающих профиль изменения сечения: на первых сотнях километров сечение экспоненциально (но это вовсе не значит, что быстро! речь о профиле, а не о скорости) возрастает, затем переходя в «насыщение».


              1. Wizard_of_light
                05.05.2018 17:35

                Я именно о площади сечения и говорю. Площадь сечения «шахты» космического лифта в точке закрепления экспоненциально зависит от удерживаемой массы, то есть в случае отсутствия дополнительной нагрузки — от длины. Эти вот 2-4 раза, о которых вы говорите, посчитаны, исходя из длины 36000 км. На массу последних километров можно увеличить груз, или соответственно уменьшить сечение (и суммарную массу) несущей конструкции. Итоговый выигрыш по массе груза или массе троса будет тем больше, чем больше начальная площадь сечения и больше высота, до которой спускается лифт. Но башню выше 100-150 км вряд ли реально построить, по крайней мере без всякой экзотики, аналогичной Лофстромовской петле.


      1. egigd Автор
        05.05.2018 15:48

        Как это меняет тот факт, что трос в течении года будет перебит космическим мусором, после чего все секции ниже места разрыва упадут на Землю, а все секции выше — улетят куда-то в космос?..


        1. isden
          05.05.2018 15:49

          Своевременная замена поврежденных секций, не?


          1. egigd Автор
            05.05.2018 15:52

            В тот же момент, как секция повреждается, трос обрывается.


            1. isden
              05.05.2018 15:53
              +1

              Почему? В секции десяток лент (ну или тросов, не суть). Полную нагрузку могут выдержать две ленты.


              1. egigd Автор
                05.05.2018 16:01

                Потому, что «В секции десяток лент (ну или тросов, не суть). Полную нагрузку могут выдержать две ленты» нет и близко. Даже углеродные нанотрубки с трудом смогут выдержать свой собственный вес. Более того, пока что они и его не выдержат, но в теории можно создать такие, которые выдержат свой вес и ещё чуть-чуть. Но лишь ещё чуть-чуть. Даже если один трос из десяти будет перебит, оставшиеся в лучшем случае смогут выдержать нагрузку только от самого же троса, а если а нём в тот момент будет ехать лифт — тут же лопнут.


                1. isden
                  05.05.2018 16:03
                  +1

                  Хочу заметить, что топик начинается с фразы «давайте предположим, что у нас есть волокнистый материал».


                  1. egigd Автор
                    05.05.2018 17:12

                    Именно! «в теории можно создать такие, которые выдержат свой вес и ещё чуть-чуть» — вот давайте предположим, что мы их создали.


                    1. arheops
                      05.05.2018 22:21
                      +1

                      Если у вас есть запас в 10%, то надо 11 тросов на расстоянии в 5м друг от друга, с возможностью протягивания нового для квазистабильности.


                1. Wizard_of_light
                  05.05.2018 18:28

                  Это решаемые проблемы даже в описанной конструкции — если запаса прочности недостаточно для поддержки оторвавшегося, то тросы не скрепляют, и оторванный кусок просто падает (тут некоторые конструктивные меры нужны, чтобы падающий кусок не зацепил целые тросы и «вагон», но это решаемо — например, гребенка тросов, из плоскости которой падающий кусок выводится кориолисовой силой, и отстреливаемый захват на «вагоне»). А вес «вагона» должен быть подобран так, чтобы его мог выдержать неполный комплект тросов.


            1. stychos
              05.05.2018 18:40

              Тут нужен Raid-III, три троса на расстоянии, составляющие единую секционную конструкцию; в транспортных целях одновременно используется только один из них, один страховочный, и один служебный для исправления повреждений. Собственно, что-то такое и проиллюстрировано на КДПВ.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 15:57

      При равной площади сечения перпендикулярно длине троса, наименьшую площадь сечения вдоль длины имеет цилиндр. Если сделать трос не в виде 1 см цилиндра, а в виде ленты 200 мм шириной и 0,4 мм толщиной, то площадь сечения вдоль длины троса в среднем возрастёт в 14 раз. Т.е. мусор будет сталкиваться с лентой в среднем в 14 раз чаще. Более того, такую тонкую ленту будет пробивать и мусор размером около 0,1 мм (а не только около 1 см и более), а такого мусора на орбите в сотни и тысячи раз больше. По сути дела такая лента будет «съедена» мусором за недели, если не дни.


      1. hurtavy
        05.05.2018 16:08

        Зато для разрыва троса нужен объект порядка сантиметра, а для ленты — порядка двадцати…


        1. egigd Автор
          05.05.2018 17:13

          Ещё раз: «такую тонкую ленту будет пробивать и мусор размером около 0,1 мм (а не только около 1 см и более), а такого мусора на орбите в сотни и тысячи раз больше. По сути дела такая лента будет «съедена» мусором за недели, если не дни».


  1. stalinets
    05.05.2018 01:52
    -1

    Пишут, что пусковая петля Лофстрома реалистичнее и реализуема уже на современных технологиях, хотя всё так же очень дорога. Я за то, чтобы строить такую петлю.


  1. Zmiy666
    05.05.2018 01:58
    +4

    Скорее всего если человечество дойдет до создания космического лифта, то создавать его будут на орбитальном заводе, причем скорее сам завод разместят прямо на нужной орбите и он будет производить трос в обе стороны, делая его бесшовным. Имея орбитальный завод и доставку к нему ресурсов с луны или пояса астероидов о куче ракет уже можно не думать. Да и при наличии такой обширной инфраструктуры реально возникнет потребность в лифте.


    1. Wizard_of_light
      05.05.2018 09:39

      Кстати, и «задача перебития» тогда решается — трос можно делать в виде одной или нескольких лент, которые будут выпускаться непрерывно и опускаться на поверхность. Такой медленный канатный водопад. Пробитые участки в такой системе будут постепенно спускаться вниз, где нагрузки меньше, и со временем совсем выводится из эксплуатации.


      1. OKyJIucT
        05.05.2018 09:46

        А разве ниже нагрузки не больше? Чем ближе к поверхности, тем бОльшая масса верхней части давит на сам трос, и тем сильней сказывается гравитация.


        1. red75prim
          05.05.2018 10:46
          +1

          Трос — это не башня. Вес верхней части скомпенсирован натяжением троса.


        1. spinagon
          05.05.2018 10:49

          Трос подвешен с орбиты, он работает на растяжение.


        1. sumanai
          05.05.2018 11:27

          Трос растягивается, а не сжимается.
          P.S. Извиняюсь что забыл про обновление комментариев.


    1. Bedal
      05.05.2018 11:40
      +1

      а ткать он будет прямо из вакуума, ага. Пофиг, волокна там или велосипедные цепи. Впрочем, тащить сразу всё не надо — достаточно, как обычно, запустить минимальную, а потом тянуть потолще. Вот только жаль — не поможет это решить настоящие проблемы.
      ___
      а в статье, к сожалению, слабовато. Массу можно бы посчитать получше, чай, школьного уровня интегралов хватит. Без этого — что толку писать цифры прочности и плотности?
      Настоящие проблемы начнутся, когда эта струна начнёт вибрировать (атмосферный участок будет прилично энергии флаттерной подкачивать, да и сами грузы). Способов гасить — даже фантастических не придумали. Для примера — можно глянуть, во что превратилась идея наземного «струнного транспорта», да про проблемы канатных дорог почитать.


      1. Wizard_of_light
        05.05.2018 11:58

        Предварительно можно астероид подогнать, а потом поднимать сырьё с поверхности на том же лифте.
        По поводу гашения вибраций — вообще-то придумали. Достаточно в режиме переменной скорости грузы поднимать/спускать. Или время от времени запускать «спецпоезд» с демпфером.


        1. Bedal
          05.05.2018 14:44

          «подогнать», мда… судя по такому тону упоминать, что вещества на астероидах до странного не те, что потребуются для волокон — бесполезно. Ну, и по поводу простоты гашения вибраций — обращайтесь сразу за нобелевкой, а то уж очень много областей, где это одна из основных причин поломок и отказов.


          1. Wizard_of_light
            05.05.2018 15:28

            Сейчас наиболее реальным представляется производство троса для космического лифта из углеродных нанотрубок. Большинство известных астероидов — C-класса, то есть с высоким содержанием углерода, то есть подходят в качестве сырья. А узкоспециальная задача гашения колебаний вертикального натянутого троса на нобелевку никак не тянет, и может быть решена не одним способом. И не одним десятком способов, подозреваю.


            1. Bedal
              05.05.2018 19:21
              +1

              Отвечу сразу обоим, вам — и Nuwen

              • речь не об элементах, а о веществах. Любой, знакомый с реальным производством, понимает, что наличие углерода ещё не означает возможности выпуска изделий. Попробуйте, для начала, сделать простой карандаш.
              • Углеродные трубки по свойствам единственной трубки длиной в пару сантиметров — наиболее близки по прочности к требуемому. Но это не значит, что они годны, хотя бы даже по прочности. А по прочим свойствам — точно не годны.
              • наличие десятков методов означает обычно, что полное решение не существует. Что более, чем верно, для случая струны, проходящей через десятки километров атмосферы разной плотности. Как минимум, для защиты от первой гармоники, прочность нужно повышать вдвое — это сходу. Иначе до устройств гашения дело даже не дойдёт.


              1. Wizard_of_light
                06.05.2018 00:52

                • Очевидно, что будет решаться экономически — выгоднее ли поднимать на орбиту ректификационный завод и производство или сразу готовый трос. Но так же очевидно, что при наличии транспортного канала масштаба космического лифта вынос производства на орбиту и эксплуатация космических ресурсов — вопрос короткого времени, а производство материалов лифта — один из первых кандидатов на такой вынос.
                • Углеродные структуры — пока единственное что близко хотя бы по прочности.
                • Первую гармонику-то как раз вряд ли атмосферными возмущениями раскачать удастся. Она там будет частотой в тысячные доли герца — вы не забыли, что мы говорим предположительно о струне длиной в тридцать шесть тысяч километров. А в атмосфере, о возмущениях которой стоит говорить, будут болтаться только последние километров десять. ИМХО, нас от всех бед спасёт обычный натяжной демпфер в нижней точке.


                1. Bedal
                  06.05.2018 16:49

                  Давайте я лучше выйду из разговора — на таком псевдотехническом уровне как-то стыдно мне.


                  1. Nuwen
                    07.05.2018 02:14

                    А вам не стыдно за то, что вы про состав астероидов ничего не знали? И не надо о том, что нужны не элементы а материалы — на Земле нанотрубки тоже не на деревьях растут и залежей химически чистого углерода не обнаружено.


          1. Nuwen
            05.05.2018 15:31

            Как это не те вещества?? 75% астероидов состоят из углерода.


        1. Platon_msk
          06.05.2018 20:27

          Вы предлагаете подогнать к Земле на орбиту ниже лунной некий астероид.
          То есть вы осознаёте те последствия, которые получит Земля от наличия ещё одного источника гравитации на орбите. Новые атмосферные возмущения. Новые приливные воздействия. Как следствие, изменение карты ветров, погоды. Причём на всём «шарике».
          Не забудьте посчитать и это.


          1. Wizard_of_light
            06.05.2018 21:54

            Ну, я же не предлагаю на геостационар Гебу или Ириду тащить (вообще предлагаю, но не так сразу). Вы же не боитесь, что сам лифт вызовет приливы и атмосферные возмущения? А источник сырья нам нужен не сильно тяжелее. Для начала нужен астероид, по массе превосходящий лифт, скажем, раз в сто — с учётом того, что весь его в полезный материал переработать не выйдет. Для лифта из статьи — это 85000 тонн, ~ 40 метров в диаметре. Если не ронять, то никаких катаклизмов. Да и если уронить, то не сказать, чтобы большие.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 15:51

      Только вот чтобы создать такую инфраструктуру, потребуются сотни тысяч запусков ракет…
      А раз так, то прежде чем о тросе думать, нужно придумать, как удешевить ракеты. А там уже, когда мы будем запросто строить заводы на орбите и массово добывать полезные ископаемые на астероидах, можно будет вложить деньги в разработку тросов и подъёмников для космического лифта.


      1. vedenin1980
        05.05.2018 20:28

        Только зачем тогда лифт будет нужен, если мы что угодно на орбите уже производим, а ракеты дешевые и многоразывые? По сути, кроме людей, ничего особо уникального на Земле нет, да и людей тоже проще «производить» в космосе. Кстати, спускать вниз (более актуальная задача, скорее всего) можно и без лифта.


  1. USBLexus
    05.05.2018 02:12
    +1

    Почему именно 1 см, а не 1 мм или 1 м? Потому, что трос диаметром 1 мм будет выдерживать всего 7,85 т нагрузки на разрыв. Учитывая, что в лучшем случае 90% прочности троса будет «израсходовано» на удержание его собственного веса, получаем, что такой трос не выдержит веса современного крупного спутника, не говоря уж о космических кораблях и, тем более, орбитальных станциях


    Зато он выдержит кусок сантиметрового троса, т.е. можно построить мм трос, чтобы с помощью него построить сантиметровый


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:05

      Нет, не выдержит. Масса 1 мм троса составит 85 тон. Да, это не означает, что нагрузка на разрыв будет тоже 85 тон-силы (иначе лифт был бы невозможен даже гипотетически), зато означает, что никакой возможности вытянуть по тонкому росу толстый нет и близко. Прочности троса едва хватает на его собственный вес. Полезная нагрузка — несколько процентов от прочности троса на разрыв.


      1. HappyLynx
        05.05.2018 18:04

        Это если тянуть второй 1мм трос целиком. А если взять две 100км катушки и прилепить симметрично от геостационара, потом еще две, и опять симметрично и т.д., то участок, напряженность в котором будет возрастать из-за возрастающей массы, будет всегда приходиться на уже утолщенную часть.


  1. Nuwen
    05.05.2018 03:49
    +5

    Трос можно многократно продублировать, получится лифт из нескольких тросов с избыточностью. При попадании мусора в одну нить ничего сверхъестественного не произойдёт, если эта нить будет скреплена с остальными. Просто придётся заменить её. В общем, вкупе с формой троса в виде ленты и производством её на орбите — всё это обычные инженерные решения. Не сравнимые, к сожалению, по сложности, с поиском такого суперматериала.


    1. Jeka_M3
      05.05.2018 09:01

      Зачем делать трос в виде ленты? Шанс же попадания мусора в ленту будет не меньше, чем в круглый трос. Площадь поверхности ленты будет даже больше, чем круглого троса.


      1. HappyLynx
        05.05.2018 11:07
        +2

        При попадании сантиметрового камушка в метровую ленту будет дырочка, а не разрыв. И её можно попробовать залатать.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:10

      Повторюсь:
      «При равной площади сечения перпендикулярно длине троса, наименьшую площадь сечения вдоль длины имеет цилиндр. Если сделать трос не в виде 1 см цилиндра, а в виде ленты 200 мм шириной и 0,4 мм толщиной, то площадь сечения вдоль длины троса в среднем возрастёт в 14 раз. Т.е. мусор будет сталкиваться с лентой в среднем в 14 раз чаще. Более того, такую тонкую ленту будет пробивать и мусор размером около 0,1 мм (а не только около 1 см и более), а такого мусора на орбите в сотни и тысячи раз больше. По сути дела такая лента будет «съедена» мусором за недели, если не дни.»

      Что до многих параллельных нитей, то даже у углеродных нанотрубок практически нет запаса прочности, они едва могу самих себя удерживать. В случае обрыва одной нити, остальные уже не смогут выдержать вес.
      Если же вы о том, чтобы нитей делать сотни, а не несколько штук, то такие тонкие нити как и тонкая лента, будут пробиваться уже пылинками, коих столь много, что «съедят» трос раньше, чем его построят.


      1. HappyLynx
        05.05.2018 17:55

        Вот только «съедание» будет размазано по всей длине троса, и можно попробовать его восстанавливать быстрее этого процесса. Иначе по вашей же логике и МКС должна съедаться пылинками за недели.


      1. Nuwen
        05.05.2018 18:27

        Форма ленты у троса совсем не для минимизации его площади, а для минимизации потерь при столкновениях с мусором.

        даже у углеродных нанотрубок практически нет запаса прочности
        Ну так в этом и заключается основная претензия к самой идее — нет достаточно прочных материалов. Причём, недавно мелькала инфа, что и для собственного веса у нанотрубок недостаточно прочности. А вы же пишете, что проблема прочности «потенциально решаема», а проблема мгновенного коллапса конструкции при малейшем повреждении — нет. А на деле наоборот — ничто не мешает сделать столько нитей, сколько нужно для создания необходимого запаса прочности при потере одной из них. Вот только нет никакого запаса прочности вообще.


  1. agat000
    05.05.2018 05:13
    +2

    А я вот ни разу не встречал оценки атмосферных воздействий на трос. Это и постоянный ветер в верхних слоях, возможные ураганы в нижних, атмосферная влага и электричество.


  1. Mirn
    05.05.2018 06:00
    +1

    а как быть с простой геометрией и взаимными силами всей системы Земля-Луна-Солнце?
    1. Не получится ли так, что из за приливных, центробежных сил и влияния Луны и Солнца и времён года точка геостационарной орбиты и базы троса будет отклоняться относительно поверхности на доли процента, т.е. на много километров и хуже того делать это быстро и во всех трёх плоскостях?
    2. А как в добавок рассчитать воздействие гравитации на весь трос во всю длину? Не выйдет ли так что его начнёт например завязывать узлом?
    3. Трос это тело далеко не точка, более того оно настолько огромное что и силы упругости будут действовать не сразу, а со скоростью звука в матреиале троса, т.е. всего пара километров в секунду, не возникнет ли сильных резонансов внутри троса и длинных волн периодом в сутки и более которые могут резонировать с суточными ритмами Земли например?
    4. Что насчёт скручивающей силы? Момента инерции в атмосфере из за ветров? Гниения у поверхности земли и разрушения из за радиации в космосе? Износа из за лифта и тд и тому подобное.


    1. vanxant
      05.05.2018 07:18

      1. Ну раз уж у нас фантастический материал, почему бы ему не выдерживать растяжение на 1% — вполне нормальные числа для всяких волокнистых материалов.
      2. Узлом нет, но будет выгибать. Более-менее зафиксирована будет только точка на геостационаре, где фактическая скорость равна местной первой космической. По аналогии с проводами, в первом приближении трос примет форму гиперболической косинусоиды («цепной линии») и будет сильно длиннее указанных в статье чисел.
      3. С резонансами более-менее научились бороться на ЛЭП. Но вот в верхних слоях атмосферы болтать будет жестко, вплоть до разрыва (особый привет ленте вместо круглого троса).
      4. Для начала нужен материал)


      1. pashkov
        05.05.2018 16:12

        3) а если конец ленты будет «висеть» на высоте, например 100 км?


        1. egigd Автор
          05.05.2018 16:13
          +1

          То:
          1) трос улетит в космос или упадёт на Землю, т.к. равновесие троса с центром на геостационарной орбите неустойчивое;
          2) нам потребуется ракета чтобы добраться до троса (но на фоне прошлого пункта это уже не важно).


      1. egigd Автор
        05.05.2018 16:15
        +1

        Нет, точка на геостационаре тоже нестабильна. Спутники удерживаются там только за счёт постоянной работы двигателей, а так всякие возмущения стремятся угнать их куда-нибудь. В случае гигантского троса возмущения будут ещё сильнее.


        1. vanxant
          05.05.2018 19:55

          Ну, это нестабильность третьего порядка малости. Т.е. сначала гравитация на остальные точки троса, потом всякие погодные условия в нижней части плюс вес собственно груза, и только потом всякие лунные приливы и солнечный ветер.


    1. TimsTims
      05.05.2018 14:51

      5. А влияет ли то, что Земля — это огромный проводник, и если тросс фактически заземлить, то через него будет справлять свою нужду любая тучка, я уже не говорю о том, что творится в космосе.


      1. agat000
        05.05.2018 16:53

        Сам трос диэлектрический, но вот статика по поверхности гулять будет. Возможны красивые световые эффекты и вышибание мозгов электронике.


        1. egigd Автор
          05.05.2018 17:14

          С какой радости он диэлектрический, когда он з углеродных нанотрубок, которые являются хорошим проводником?..


          1. agat000
            05.05.2018 17:53

            Во первых у трубок с проводимостью все очень сложно, сильно зависит от типа. Во вторых, при использовании для гипотетического троса, все равно должно быть защитное покрытие, в том числе для изоляции.


    1. arheops
      05.05.2018 22:58

      внизу ставится катушка и петля(для резких сдвигов), все равно прийдется натягивать внизу.


  1. Laney1
    05.05.2018 06:24

    Да. Разместить на Мауна-Кеа рельсотрон с питанием от ТЯЭС и запускать все в космос с него — как-то реалистичнее будет


    1. basilbasilbasil
      05.05.2018 14:31

      Астронавты будут рады


      1. agat000
        05.05.2018 20:28

        При достаточной длинне пушки, перегрузки при ускорении можно ограничить 5g. Точно не помню, порядка 10 км длинна. При выстреле под углом 45гр. Человек вполне выдержит.
        А техника и гораздо большии перегрузки держит. Артиллерийские управляемые снаряды из обычных пушек запускаются, а там электроника есть.


        1. TimsTims
          05.05.2018 23:37

          10км строго вверх? Самолёты летают на такой высоте, это уже не пушка, а башня в небо. Тогда уж проще лифт до орбиты построить, раз смогли 10км пушку построить.


        1. Rsa97
          05.05.2018 23:47

          Давайте посчитаем:
          S = 10 км, a = 50 м/с2
          t = sqrt(S*2/a) = 20 с
          V = a*t = 1000 м/с

          А надо 7900 м/с. Посчитаем длину пути для такой скорости:
          t = V/a = 158 c
          S = a*t2/2 = 624100 м = 624.1 км
          При этом на большей части разгона необходимо обеспечить низкое давление, в идеале — вакуум.


          1. vedenin1980
            06.05.2018 00:56

            S = a*t2/2 = 624100 м = 624.1 км

            Хмм, как раз длина будущей hyperloop ветки Лос-Анджелес и Сан-Франциско. Надо намекнуть авторам hyperloop что можно подкалымить на запуске спутников в ночное вермя. [/irony]

            Но в принципе учитывая, что труба может лежать и просто на земле (где-нибудь в Сахаре), а всякие hyperloop'ы уже реализуются — не сказать, чтобы совсем уж невозможный проект, это скорее вопрос больше денег. Правда, запускать получится только по одной траектории и еще вопрос с наклоном земной поверхности, но, скорее всего, технически возможно.


            1. Rsa97
              06.05.2018 08:48
              +2

              Останется выходной торец поместить на высоту километров 50, а лучше 100. Иначе спецэффекты от попадания снаряда на первой космической в плотную атмосферу гарантированы.


          1. agat000
            06.05.2018 21:11

            Да, извиняюсь за левые цифры. Я эту штуку еще в школе считал 20 лет назад, что из памяти всплыло — то и написал. Не перепроверил.


  1. basilbasilbasil
    05.05.2018 06:26
    -1

    Не считая факта, что при доставке груза на орбиту (груз едет вверх), вы тянете трос вниз, при этом он начинает падать вам на голову


    1. AllexIn
      05.05.2018 14:25

      Кто не считает этот факт?
      Во всех расчетах он участвует.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:18

      Участок троса выше геостационарной орбиты делается тяжелее того, что ниже (либо, проще всего, делается несколько длиннее, либо к нему подвешивается груз), так что трос всё время пытается оторваться от Земли (этому мешает фундамент, в который он заделан). При подвешивании груза сила вырывания троса из земли просто несколько уменьшается.
      Но, увы, это лишь одна мелкая проблема, простое решение которой не делает реальным лифт в целом.


  1. progmanrus
    05.05.2018 07:20

    Делаем 3 параллельных троса диаметром 0,33 см каждый. Тросы закрепляем друг относительно друга перемычками, допустим, через каждый километр.

    Одновременно все три троса перебиты не будут в обозримом будущем. При обрыве одного из тросов вся конструкция не рухнет на землю. А отремонтировать кусок — это чисто инженерная задача решаемая за несколько часов.

    PS причем уменьшая диаметр троса и увеличивая пропорционально их количество мы значительно увеличиваем надежность всей системы на обрыв от космического мусора.
    10 тросов по 1 мм каждый еще большую степень надежности будут иметь


    1. OldGrumbler
      05.05.2018 07:52

      По 1 мм будет 100 тросов для одинакового с 1 см сечения. Посчитайте сами на миллиметровке )


    1. p_fox
      05.05.2018 09:22

      3 троса диаметром 0,33см не равноценны одному тросу диаметром 1см, потому что математика.


      1. scream_r
        05.05.2018 12:49

        Геометрия же.


      1. progmanrus
        05.05.2018 15:27

        Посыпаю голову пеплом — площадь же.


    1. basilbasilbasil
      05.05.2018 14:28

      Цель натяжения троса — не чтобы он не упал, а чтобы не улетел


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:20

      При обрыве одного из трёх тросов вся конструкция именно что рухнет на Землю, т.к. запас прочности троса — считанные проценты.
      Очень много тросов очень малого сечения смогут выдержать обрыв одного из них, но для таких тонких тросов «смертельной» будет даже пылинка, а мелкого мусора на орбите в сотни и тысячи раз больше, чем крупного, а от того очень быстро будут перебиты многие тросы из пучка.
      И замена повреждённого троса — это вовсе не нескольких часов вопрос. Ожидается, что лифт будет двигаться по тросу на протяжении нескольких суток…


      1. progmanrus
        05.05.2018 19:17
        +1

        При обрыве одного из трёх тросов вся конструкция именно что рухнет на Землю, т.к. запас прочности троса — считанные проценты.

        Никто не проектирует конструкции с запасом прочности в считанные проценты )))

        Очень много тросов очень малого сечения смогут выдержать обрыв одного из них, но для таких тонких тросов «смертельной» будет даже пылинка, а мелкого мусора на орбите в сотни и тысячи раз больше, чем крупного, а от того очень быстро будут перебиты многие тросы из пучка.

        теория вероятности не на вашей стороне

        И замена повреждённого троса — это вовсе не нескольких часов вопрос. Ожидается, что лифт будет двигаться по тросу на протяжении нескольких суток…

        ну и что?
        при массе конструкции моста примерно в 10000 тонн масса сто тонного лифта составляет один процент.


  1. Ckpyt
    05.05.2018 08:58

    Вы думаете как не сделать, а давайте подумаем о том, как сделать?
    Допустим, мы поднимаем на орбиту трос 1 мм площадью сечения с небольшим грузиком на конце. Это всего-то 8 тонн.
    Дальше, цепляем за этот трос следующий, 1.1 мм площадью сечения, когда поднимется этот, цепляем 1,21, затем 1,33 и т.п., пока не достигнем нужной толщины. При этом, на орбите остается запаска на "всякий пожарный".
    Едем дальше, так как 90% троса использовано на свой вес, то сечение нужно подбирать по параметрам вес доставки + 1/16 часть веса доставки + 1/16 веса троса.
    И разбить итоговый трос на 16 по 0,25 от планируемого, при этом, связав все тросы воедино максимум через километр. И таким образом решаются вообще все проблемы. В случае, если трос лопается при подъеме груза, вес груза возьмут на себя другие тросы. После прохождения груза, целостность будет восстановлена.
    Но, поскольку у нас есть такая штука как усталость материалов, то рано или поздно, но трос оборвется весь, целиком, все 16 концов. И вот тут при годится запаска, болтающаяся на станции.


    Так что, никаких нерешаемых проблем с комическим лифтом нет.


    П.с. а еще, космолифт + сверхпроводимость + электромагнитная пушка = дешевые запуски по всей солнечной :-)


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:23
      +1

      > Допустим, мы поднимаем на орбиту трос 1 мм площадью сечения с небольшим грузиком на конце. Это всего-то 8 тонн.

      Не 8, а 85.

      > Дальше, цепляем за этот трос следующий, 1.1 мм площадью сечения, когда поднимется этот

      Он никуда не поднимается, т.к. обрывает первый трос.

      > И разбить итоговый трос на 16 по 0,25 от планируемого

      Это означает четырёхкратно увеличить массу троса. А его и один-то нереально вывести (почему способ с маленькими тросами, вытягивающими большой, не работает, я уже написал).


      1. Ckpyt
        06.05.2018 04:15

        Допустим, мы поднимаем на орбиту трос 1 мм площадью сечения с небольшим грузиком на конце. Это всего-то 8 тонн.

        Не 8, а 85.

        цифра из статьи:
        Потому, что трос диаметром 1 мм будет выдерживать всего 7,85 т нагрузки на разрыв. Учитывая, что в лучшем случае 90% прочности троса будет «израсходовано» на удержание его собственного веса


        т.е. все-таки, восемь. Даже меньше, 7 с копейками делить на пи… около двух.


        Дальше, цепляем за этот трос следующий, 1.1 мм площадью сечения, когда поднимется этот
        Он никуда не поднимается, т.к. обрывает первый трос.

        цифра из статьи: 90%. Т.е. 1,0 + 10% = 1,1 Ну хорошо, можем взять запас… будет 1,09 мм
        Понимаете, итоговая толщина — инженерная задача а не нерешаемая проблема. Если трос сможет выдержать хотя бы 100 кг, вариант с утолщением все равно будет работать.


        И разбить итоговый трос на 16 по 0,25 от планируемого

        Это означает четырёхкратно увеличить массу троса. А его и один-то нереально вывести (почему способ с маленькими тросами, вытягивающими большой, не работает, я уже написал).

        Эм… я рассматриваю не толщину троса, а площадь сечения. А у нее как раз 4*4 = 16. Т.е. все ок. Но опять-таки, сколько их будет в итоговой конуструкции, какого веса и какой толщины — это инженерная задача, а не нерешаемая проблема.


  1. BlackMokona
    05.05.2018 09:04

    Если мы строим космический лифт, то мы выходим на новый уровень освоения солнечной системы. Уровень тысяч орбитальных заводов, добычи с астеройдов, орбитальные отели, больницы, военные базы и тд. При таком освоении очистка орбиты от мусора сама собой разумеющиеся процедура. И через лифт будет пропущено миллионы тонн груза, что окупит его


    1. SandroSmith
      05.05.2018 15:57
      +2

      А добывать материалы с с астеройдов будут, без сомнения, дройды


      1. hurtavy
        05.05.2018 16:13
        +2

        под охраной элитных войнов


        1. NewStahl
          05.05.2018 16:23
          +2

          которые будут контролировать траффик материалов в тёмных оффисных корридорах.


          1. isden
            05.05.2018 18:37
            +1

            в Тайланде.


          1. SandroSmith
            05.05.2018 18:51
            +1

            Матерйалов же


  1. saag
    05.05.2018 09:13

    А как насчет «застрявшего космического лифта»?


    1. tvr
      05.05.2018 10:19
      +1

      Кнопка «Вызов лифтёра» решает.
      Главное, что бы её не забыли сделать и дежурный лифтёр был трезв.


  1. sergio_nsk
    05.05.2018 09:19
    +1

    При подъёме груза разве не будет вращение троса замедляться? Будет нужна энергия на подъём и ускорение груза соизмеримые с энергией ракет-носителей, чтобы поддерживать скорость вращения троса?


    1. Tyusha
      05.05.2018 09:36

      Безусловно так. Но это, мне кажется, задача меньшего порядка важности, чем озвученные. Плюс в том, что силы Кориолиса спускаемых грузов будет компенсировать силу Кориолиса поднимаемых. Энергию на подъём-спуск тоже можно как-то рекуперировать.


      1. Bedal
        05.05.2018 21:07

        вот только прилагаться они будут в разных точках…


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:28

      Дело в том, что 95% цены доставки груза на орбиту — это цена одноразовой ракеты. Затраты энергии (топлива) там вообще никого не волнуют в силу их ничтожности.
      А лифт будет ещё и куда как менее затратным по энергии, т.к. будет иметь сцепление с жёстким тросом, а не выбрасывать для подъёма реактивную струю (ракета — наименее эффективный транспорт).


      1. vanxant
        05.05.2018 20:00

        Сам пуск обходится процентов в 10-20. Космодром дело недешевое.


        1. oleg_go
          06.05.2018 01:50

          Космодром дело не дешевое, если его в глухой тайге строить и карманы на этом набивать. А в частной космонавтике космодром обходится в сущие копейки в сравнении с остальными затратами. Буквально в стоимость одного запуска


    1. arheops
      05.05.2018 23:05

      На платформе ставятся магнитно-электрические двигатели и солнечные батареии(благо вес ее тысячи тонн) и корректируется момент. Там понты момента по сравнению с задачей подьема.


  1. Jamdaze
    05.05.2018 09:23

    Трос выгледит мало реалистично. Не-классические ракеты куды реальнее. Например, безтоплевная первая ступень, которая получает энергию с наземных микроволновых передатчиков, или тот же запуск ракет с самолётов.
    Перед тем как задумываться о доставки таких громадин на орбиту, стоит удешевить запуск с земли.


    1. BlackMokona
      05.05.2018 11:38
      -1

      Есть РН пускаймая с самолёта. РН Пегас, самый дорогой кг на орбите из всех РН


      1. Andy_Big
        05.05.2018 12:00
        +3

        Ваши "астеройды" и "пускаймые" умиляют :)


        1. Peacemaker
          05.05.2018 16:29

          Равно как «умиляет» и

          безтоплевная первая ступень, которая получает энергию с наземных микроволновых передатчиков
          . Интересно, что потом будет эта первая ступень делать без топлива, но с заряженными аккумуляторами? =)


          1. egigd Автор
            05.05.2018 16:30

            Она будет нагревать и выбрасывать воздух. Речь же о первой ступени, которая в атмосфере работает.
            Идея не противоречит никаким фундаментальным законам, но технически её реализовать не особо проще, чем лифт.


            1. vanxant
              05.05.2018 19:59

              сорри, мимо


    1. roscomtheend
      07.05.2018 11:22

      Не знаю что такое «безтоплевная», но если имеется в виду бестопливная, то звучит как магия. КПД передачи, надеюсь, хотя бы 146%? Иначе наземные передатчики ракету изжарят (да и себя заодно — для подъёма массы требуется очень много энергии, минус топливо, но плюс не самый лёгкий двигатель и принимающая система с охлаждением того, что нагревать не нужно (иначе импульс ракете будет давать не раскалённый газ, а раскалённый газ из компонентов ракеты)).


  1. semmaxim
    05.05.2018 10:01

    Ещё проблема в том, что наряду с существованием лифта невозможно существование каких-либо других спутников кроме геостационарных. Трос лифта будет пересекать все имеющиеся орбиты спутников.


    1. Scif_yar
      05.05.2018 11:07

      причем будет это делать 24*7, существуя одновременно со спутником во всех точках орбиты.
      и конечно маневрировать этот трос не сможет, хотя методика описана еще в нашефсио The Fountains of Paradise


    1. Zangasta
      05.05.2018 14:37
      +2

      Хохо.
      Распространенная ошибка.
      Есть огромное количество орбит не пересекающихся с орбитальным лифтом.
      Посмотрите, для примера, на трассу спутника «QZSS»


      1. egigd Автор
        05.05.2018 16:36

        Хотя формально есть бесконечное количество орбит, пересекающих экватор только в точках, где нет лифта, число орбит, которые обязательно столкнуться с лифтом, «ещё больше» (те, что не столкнуться — это все с рациональным отношением периода обращения по орбите к суткам, а те, что столкнуться — это все с иррациональным отношением, мощность множества иррациональных чисел выше). Любой спутник, израсходовавший запасы топлива, в следствии возмущения от неоднородности гравитации Земли, от Луны и Солнца, других факторов, неизбежно рано или поздно столкнётся с лифтом.


        1. Zangasta
          05.05.2018 17:33

          На самом деле нет. Это я про «любой спутник рано или поздно столкнётся с лифтом».
          Если уж так рассуждать, то любой спутник, в следствии возмущения от неоднородности гравитации, рано или поздно с чем-то столкнется. Или с лифтом, или с Землей. Мнится мне, что число спутников столкнувшихся с Землей больше.
          Земля очень притягательна для спутников.


  1. Neuromantix
    05.05.2018 10:34
    +4

    При наличии технологий для строительства лифта технологии для отлова мусора или его уничтожения без осколков (скажем, испарение лазером) не будут представлять проблем.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:38

      Технология для строительства лифта — это углеродные нанотрубки.
      Как углеродные нанотрубки помогут отследить весь мусор (сейчас более 90% мусора с размером от 1 см и более обнаружить невозможно, а про мусор менее 1 см и речи не идёт) и испарить его?..


      1. Neuromantix
        05.05.2018 17:19
        +2

        Покажите мне трос из углеродных нанотрубок хотя б 100м длиной. Нанотрбки — это всего лишь материал. Железо известно с доисторических времен, однако технология изготовления ДВС появилась всего полторы сотни лет назад. Так что никаких технологий пока еще нет.


      1. Bedal
        05.05.2018 22:08

        Технология для строительства лифта — это углеродные нанотрубки
        кто Вам это сказал? Пусть заодно объяснит, что будет уже через месяц солнечного облучения без защиты атмосферой (при том, что за месяц и под атмосферой от трубок уйдут десятки процентов). Будете трос красить a-la tour Eiffel?


  1. MishaRash
    05.05.2018 10:47
    +2

    Вариант строительства с поверхности («башни») не рассматривается из-за проблем с прочностью земли и устойчивостью конструкции?


    1. fpir
      05.05.2018 11:03
      +8

      А ещё бог был против такого решения и саботировал его в Вавилоне.


      1. dron_k
        05.05.2018 17:39

        I don't understand you!


        1. fpir
          06.05.2018 19:39

          1. roscomtheend
            07.05.2018 11:25

            Je ne comprends pas la langue des barbares.


      1. agat000
        05.05.2018 18:25

        Арабы километровую башню мастрячат, Бурдж аль Мамляка.
        И опять саботаж:

        В начале 2018 года строительство башни было приостановлена из-за расследований и тюремного заключения ее главных финансистов.



        1. fpir
          06.05.2018 19:47

          Я не очень знаком с Кораном, возможно их на этот счёт не предупредили.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:39

      Да, такая конструкция будет неустойчива.


  1. old_bear
    05.05.2018 11:00

    Доставка троса ракетами с Земли — это явно взгляд в будущее.
    Даже Кларк в «Фонтанах рая» до такого прогрессивного метода не додумался.
    /s


  1. Scif_yar
    05.05.2018 11:02

    То есть главу «алмаз весом миллиард тонн» автор не читал.


  1. Tembl44
    05.05.2018 11:26

    Может вопрос дилетантский, но почему лифт это обязательно трос?


    1. NewStahl
      05.05.2018 11:36

      Еще более дилетантский ответ: а что вы предлагаете вместо троса?


      1. Zangasta
        05.05.2018 15:09

        Можно я отвечу?
        Несколько тросов. Если вместо одного троса сделать 10, тросов, которые через 100 км прикрепляются к балке метров в двадцать, длиной, то расстояние между тросами будет 2 метра и столкновение с мусором порвет только один трос из 10. Что вызовет падение нагрузки всего на 10 процентов.
        По остальным тросам приедет робот «паук» и восстановит трос.
        УРА — Я СПАС КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ!!!


        1. egigd Автор
          05.05.2018 16:42

          10% — это весь запас прочности троса. Т.е. он, быть может, сам себя ещё выдержит, но не дай бог в тот момент по тросу груз ехать будет — порвёт.
          Более того, замена одного толстого троса на 10 тонких означает, что перебить трос сможет более мелки мусор, а мелкого мусора больше, радикально больше…
          Если же прокладывать десять тросов того же диаметра, то это дясятикратно повышает массу, а она у нас и так выходит совершенно нереалистичная.


          1. CyberAndrew
            05.05.2018 17:47

            10% — это весь запас прочности троса

            Почему? Это какое-то фундаментальное физическое ограничение?


          1. zagayevskiy
            07.05.2018 00:42

            Вы предложили считать, что есть "волшебный" материал троса, и сами наложили на него дурацкие ограничения. Дальше предложили рассмотреть другие проблемы, не связанные с материалом, его запасом прочности и тд. Когда вам предлагают любые решения придуманных вами проблем, вы киваете на то, что материала-то такого нет, ограничения не позволяют. П — логика.


  1. UDiy34r3u74tsg34
    05.05.2018 11:51
    +2

    Сначала делаем лифт на Луне. Там он раз в 100 проще. Потом на Марсе — там он вооще хорошо должен зайти. А на Земле уже как получится


    1. GennPen
      05.05.2018 12:56

      На Луне не проще. Там единственный вариант — это точки Лагранжа, которые не очень стабильны, а за счет гравитации тросса вся конструкция будет слезать с этой точки.


    1. saag
      05.05.2018 13:54

      Сначала делаем лифт на Луне

      Лучше электромагнитную катапульту, эдакий маглев, на эту же катапульту можно и садиться, используя магнитное поле как ВПП.


      1. Zangasta
        05.05.2018 15:11

        Зачем? Лучше сделать очень черный космический корабль, наполнить водой и взлетать, подогревая воду группой лазеров с земли.
        Экологично и безопасно.


    1. Silverado
      05.05.2018 15:47

      На Луне у космического лифта есть мааааленькая проблема: отсутствие селеностационарной орбиты, она должна быть настолько высокой, что на этом расстоянии от поверхности сила притяжения Земли бывает выше силы притяжения Луны. Потому, как завещал ещё Кларк в «Фонтанах рая», сперва строить надо на Марсе.


  1. ed007
    05.05.2018 11:54

    По моему вопрос диаметра троса решили еще в «Задача трёх тел» создав нановолокно.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 16:43

      Тут речь именно о волокне из нанотрубок.


  1. red_elk
    05.05.2018 15:32

    «Почему именно 1 см, а не 1 мм или 1 м? Потому, что трос диаметром 1 мм будет выдерживать всего 7,85 т нагрузки на разрыв.»

    Запустить трос толщиной 1 мм (или меньше) с помощью ракеты-носителя, сделать лифт малой грузоподъемности. На Земле «привязать» к нему другой трос, с постепенно увеличивающейся толщиной. С помощью тонкого троса вытянуть его в космос, постепенно доведя толщину до нужной, хотя бы и до метра.
    en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator_construction#Cable_seeding_design


    1. egigd Автор
      05.05.2018 15:34

      Это было бы возможно, если бы грузоподъёмность лифта была многократно больше веса его троса. Но в реальности даже для углеродных нанотрубок грузоподъёмность лифта будет напротив, много меньше веса его троса. Т.е. с помощью лифта можно вытянуть наверх только трос меньшего сечения, чем тот, на основе которого сделан лифт.


      1. red_elk
        05.05.2018 15:40

        Грузоподъёмность больше чем вес троса и не требуется. Почитайте по ссылке в моём сообщении. Грубо говоря, мы будем вытягивать постепенно утолщающийся трос разматывая катушку на Земле. При плавном изменении толщины даже заметного роста нагрузки на трос не будет.


        1. egigd Автор
          05.05.2018 16:45

          Чтобы трос мог выдержать хоть собственный вес, он должен иметь максимальное сечение на геостационарной орбите, а по мере удаления от неё становится всё тоньше.
          Тут же выходит, что трос как раз по направлению к орбите становится тоньше, т.е. имеет наименьшее сечение в точке наибольшей нагрузки — порвётся.


          1. red_elk
            05.05.2018 17:30

            Соглашусь что это усложняет задачу — толщину троса придётся наращивать очень медленно. Но суть не в этом, я хотел сказать что идеи как решать эту проблему существуют и некоторые из них продуманы достаточно детально, описаны на сайте NASA и т.д. Принципиальное препятствие на настоящий момент это отсутствие материала с необходимой прочностью, а вопрос установки троса в рабочее положение уже инженерная задача, сложная но решаемая.

            Не нашёл хороших источников на русском, один из возможных вариантов решения есть здесь (начиная со стр. 1.3):
            www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/472Edwards.pdf
            Первый трос будет выдерживать чуть больше тонны нагрузки, которая наращивается до 22 тонн в течении 2.5 лет.

            Проблема метеоров и космического мусора там тоже исследована. Финальный вариант троса будет иметь разную толщину и структуру на разной высоте.


  1. AlexGopher
    05.05.2018 15:34

    вы забыли об ударных нагрузках. а они страшная штука. помните как лошадь рвет шеей цепь? легко. хрясь и нет.
    в юности я испытывал на прочность разные штучьки в авивции, так казалось бы прочная на вид конструция преврвщалась в кучу хлама. например вылетел человек из вертолета и пролетел метра 2 и повис на тросе — так крепление с мясом вырыват.
    а космический… все это тема для людей не изучавших теорию прочности.


    1. egigd Автор
      05.05.2018 15:36

      При «сферической в вакууме» штатной эксплуатации троса ударных нагрузок нет.
      Разумеется, в реальности они будут возникать, так что потенциально могут порвать трос. Но зачем об этом вспоминать, когда мусор перебьёт трос с гарантией?..


      1. AlexGopher
        05.05.2018 17:39

        ну что же… тоже варинт динамической нагрузки :=)))


  1. dron_k
    05.05.2018 18:15

    1) Завозим на орбиту трос 1мм.
    2) Опускаем его на землю.
    3) На земле присоединяем к нему такойже 1мм трос.
    4) На орбите включаем лебедку которая начнет двигать трос, затягивая его с земли и опуская вниз свободный конец.
    4.1) Тут у нас нет увеличения массы троса тк на земле мы подсоединили точно такой трос.
    4.2) По мере опускания троса, он начнет выполнять роль противовеса что позволит уменьшить затраты на протаскивание троса.
    4.3) Основной трос можно использовать как направляющую для опускаемого чтобы он сильно не болтался.
    5) Когда свободный конец достигнет земли у нас уже есть два троса по 1мм, объединяем их в один, получаем 2х1мм трос.
    6) Подсоединяем на земле к уже имеющемуся 2х1мм тросу такой-же 2х1мм трос и повотряем с шага №2, получаем 4х1мм трос, и тд…
    Для утолщения троса на земле можно подсоединять не точно такой же 2х1мм трос а эквивалентный ему по сечению один ~1.5мм.
    7) Если реализуем проект с несколькими тросами этот подход изначально обеспечивает трос состоящий из множества мелких, который можно распустить на несколько отдельных.


  1. Goodwinnew
    05.05.2018 19:17

    Марс, вот что годится для космического лифта :) Там высота будет порядка 16 000 км (если не ошибся), можно стыковать КА и опускать/поднимать экипаж. И да, аттракцион — регулярное уклонение от Фобоса (высота орбиты 9 тыс.км).


  1. potan
    05.05.2018 19:58

    У Кларка описан способ предотвращениея столкновений — тросс всяко будет колебаться, а управляя графиком перевозки грузов можно добиться что бы известные объекты пролетали когда тросс откланяется в другую сторону.
    Изготовить тросс можно на Луне, поднимать ракетами с Земли не потребуется.


  1. Goodwinnew
    05.05.2018 22:05

    Да, нашел про лифт на Марсе. Фонтаны рая.  «Фобос пролетает мимо башни каждые одиннадцать часов десять минут, но, к счастью, движется немного в другой плоскости. Поэтому на большей части витков он минует башню, а моменты столкновений легко предсказать с точностью до миллисекунды. Пойдем дальше. Лифт, как всякое сооружение, не является абсолютно жесткой системой. У него есть собственные колебания, частота которых рассчитывается так же безошибочно, как орбиты планет. Ваши инженеры предлагают «настроить» лифт так, что собственные колебания, которых все равно не избежать, уберегут его от встречи с Фобосом»


    1. Goodwinnew
      05.05.2018 22:15

      И у Кларка там даже рассчитана точка на Марсе для лифта = гора Павлина (Павонис на лат), пик практически на экваторе Марса. Край кратера — точно на экваторе, высота 14 км.


  1. arheops
    05.05.2018 22:24

    Не совсем понятно, почему для вывода троса на орбиту надо вывести сразу 8500 тонн.

    Вам надо вывести фабрику по производству волокна в точку стационара. Дальше с нее спустить минимальный трос(1мм допустим) для подьема материала и подавать материал для следующих тросов с земли(хоть и по 10кг).
    Потом второй, третий, 10й. На этом этапе вы получаете непадающую конструкцию(у вас 15% запаса по условиям задачи).
    Потом вы добавляете волокон и/или новых линий до нужного вам обьема.


    1. Serge3leo
      05.05.2018 23:24

      Сырьё для фабрики будет же иметь не меньший же общий вес?


      1. arheops
        05.05.2018 23:29

        Сырье поднимается мелкими роботами по лифту в 1мм.
        Понятно, что какойто минимальный трос и/или сырье прийдется поднять, да и фабрику тоже. Просто не факт, что прийдется поднимать готовый трос.


    1. Platon_msk
      06.05.2018 20:57

      А этот трос, который 1мм, точно захочет опуститься в нужную точку на Земле, а не пожелает обернуться вокруг неё в силу действующих в верхних слоях атмосферы ветров?


  1. Sun-ami
    05.05.2018 23:04

    Достаточно реалистичный способ постройки троса был описан в журнале «Техника-молодёжи» где-то этак в 1988 году:
    Трос делаем в виде ленты постоянной ширины, но переменной толщины. Первая лента грузоподъёмностью в несколько десятков килограмм разматывается в обе стороны с геостационарной орбиты. По этой ленте лёгкий робот поднимает бобины тонкой ленты, и клеит её к существующему тросу небольшими отрезками, начиная от середины, так, чтобы постепенно пропорционально наращивать её толщину. По мере увеличения грузоподъёмности троса бобины становятся больше, а роботы — мощнее. Мусора на орбите в то время было поменьше. Наверное, после постройки лифта, прежде чем начинать возить грузы нужно поднять на высоты с максимальной концентрацией мусора несколько платформ с мощными лазерами, и за несколько лет очистить с их помощью орбиты, пересекающиеся с тросом от мусора. А потом построить при помощи первого лифта ещё один, не предназначенный для грузов, на котором такие лазеры будут выполнять очистку орбиты от мелкого мусора постоянно.


  1. vedenin1980
    05.05.2018 23:13

    Потому, что трос диаметром 1 мм будет выдерживать всего 7,85 т нагрузки на разрыв. Учитывая, что в лучшем случае 90% прочности троса будет «израсходовано» на удержание его собственного веса, получаем, что такой трос не выдержит веса современного крупного спутника, не говоря уж о космических кораблях и, тем более, орбитальных станциях.

    1) большая часть веса современных спутников это топливо чтобы добраться и удерживаться на геостационаре, а так же двигатели. Плюс дублирование. Наличие возможности сразу выводить на стационар, а так же осуществлять там перемещения и ремонт — сразу снизит вес спутников в десятки раз.
    2) нет особой необходимости выводить спутники целиком, так как лифт подразумевает обитаемую станцию на том конце, а значит сборки можно делать уже на месте.
    3) кроме спутников нужно выводит топливо, воду, воздух, людей. Если будет возможность спокойно перемещатся ремотникам по орбите геостационара и доставлять топливо для полетов в дальний космос — спутник можно и ракетами вывести, просто их срок службы будет в разы больше, а дублирование в разы меньше.
    То есть нить, позволяющая выводить, ну скажем киллограмм каждый час это уже большое достижение, особенно если их можно наделать много.
    Плюс никто не мешает создать пучек из десятков нитей по 0.1-1 мм (каждая на расстоянии 1-2 мм друг от друга) и прикреплять груз сразу к большому кол-ву нитей. Шанс что попадется тело, которое перебьет много нитей сразу, — маловероятен, если только оно будет не довольно большим (но такие крупные обьекты можно отслеживать).

    То есть все расчеты можно сократить до нитей 1 мм (и даже меньше) и доставка новых нитей возможно с помощью существующих (просто можно вытягивать нить наверх с Земли или наоборот спускать с верху), а защита от мусора будет получается из-за большого кол-ва нитей.


  1. Serge3leo
    05.05.2018 23:19

    В статье с арифметикой что-то странное.

    Однако, у нас же есть реальные сведения за МКС. Как писали geektimes.com/post/188286
    В 2013 году в защитный периметр МКС площадью 400 км2 (+ 1250 км2 верх/вниз, не учитываем) могло залететь 67 объектов размером >10см. Правда фактическая необходимость маневра уклонения МКС возникает много реже.

    Фактическая площадь поверхности космического лифта 0.06 км2, поэтому, если взять плотность космического мусора на орбите МКС за среднее, то получим 0.01 столкновения в год (1% в год) или раз в 100 лет.

    Заметим, что и для космического лифта можно придумать маневры уклонения, и тогда можно снизить риски столкновения до 0.001% в год.

    Относительно, более мелкого мусора, для МКС, как я понимаю, достаточно защиты 104 мм алюминия, которая там применяется для особо ответственных элементов. Но материал космического лифта из статьи (100 ГПа) гораздо, на пару порядков, крепче алюминия (600 МПа).


    1. vedenin1980
      05.05.2018 23:44

      В статье с арифметикой что-то странное.

      если взять плотность космического мусора на орбите МКС за среднее

      Не все так просто, лифт должен быть на экваторе (иначе никак), а через экватор проходят так или иначе большинство орбит спутников и мусора, поэтому вероятность столкновения нити лифта намного-намного больше, чем у МКС.


      1. Serge3leo
        05.05.2018 23:56

        Все орбиты, с соответствующим апогееем и переигеем, пересекаются с орбитой МКС. Всё точно так же, как и для лифта. (Сферическая аналогия — любые две дуги большого круга имеют, как минимум, две общие точки)

        Единственное отличие, защитный периметр МКС, который использует НАСА и Роскосмос, грубо говоря, 413..417 км, а для космического лифта в статье берётся 200..2000 км.


  1. unwrecker
    06.05.2018 00:07

    А ещё летательный аппарат тяжелее воздуха сделать невозможно… А потом появляется изобретатель, и делает невозможное возможным, несмотря на все заявления скептиков.


    1. semmaxim
      06.05.2018 18:44

      А может и не появится. Что-то не видно изобретателя, представившего вечный двигатель.


    1. Hellsy22
      07.05.2018 05:31

      Часто можно слышать, что Ньюком пытался научно доказать, что летательный аппарат тяжелее воздуха летать не может как раз незадолго до полета братьев Райт. Строго говоря, это не соответствует действительности. Действительно, в 1870-х годах Ньюком очень критично относился к работе Самюэля Лэнгли, в которой тот заявлял, что он мог бы построить летательный аппарат, приводимый в движение паровым двигателем. А в 1903 году он писал уже не так категорично:

      Двадцатому веку суждено увидеть те силы природы, которые позволят нам летать с континента на континент со скоростью, намного превышающей скорость полёта птиц. Но если же мы зададимся вопросом, возможен ли воздушный полёт при наших современных знаниях, будет ли, с учётом тех материалов, которыми мы сейчас располагаем, этот набор из стали, ткани и проволоки, приводимый в движение силой пара, представлять собой удачный летательный аппарат, вывод вполне возможно окажется совсем другим.


      Иначе говоря, вы используете в качестве аргумента многократно перевранное высказывание одного ученого XIX века.


  1. Quiensabe
    06.05.2018 02:59

    я не перестаю удивляться, как много внимания уделяют в них потенциально решаемой проблеме прочности троса, и как мало внимания уделяется проблемам, которые не решаются никак

    Может быть так происходит неспроста? Может быть проблем которые «нерешаются никак» — тут и нет?

    Не претендую на правильность рассуждений, но как минимум, они явно показывают что названные вами выкладки — не имеют отношения к реальной проблеме. Описываемая вами конструкция работать не будет, тут вопросов нет. Но с чего вы взяли, что это единственно возможная конструкция космического лифта?

    Например.
    Ваше гипотетическое вещество имеет запас прочности 10%. Т.е. сделав из него трос произвольного сечения — он выдержит свой вес, плюс 10%.

    Ваш расчет массы троса сечением 1mm — 85 тонн. Поднять он бы смог 8,5 тонн. Замечу что уже это произвело бы революцию в космонавтике, для этого совсем не обязательно поднимать целиком космические станции. Даже возможность просто поднимать на орбиту топливо, была бы бесценна.

    Значит возьмем меньше. Скажем 2/10 мм. Масса троса — 17 тонн. «Доп. вес» — 1700 кг.
    Поднимаем его на геостационарную орбиту, на конце закрепляем груз 1500кг (с маневровыми двигателями конечно). И начинаем плавно разматывать катушку, одновременно сдвигаясь от земли так, чтобы масса размотанного троса с грузом, движущимся к земле, была равна массе оставшейся катушки и станции на орбите.

    Груз достигает земли (можно ловить на дирижабле, для надежности). После чего, начинаем на земле производство аналогичного троса, того же диаметра, и вытягиваем его уже наверх.
    Только со временем, очень медленно, наращиваем его толщину… Чтобы нарастить толщину в 5 раз (т.е. до 1 мм) — потребуется «прогнать» трос 16 раз, что позволит накопить на орбите (с учетом увеличения массы троса) — более 800 тонн. Сам трос к тому времени будет весить около 100 тонн. Соответственно длина «хвоста» за геостационарной орбитой будет в 8 раз меньше, и суммарная длина троса будет порядка 40 т.км.

    Идем дальше. Достигли сечения 1 мм. — поделили его на два, и дальше наращиваем уже два троса по 0,5 мм, разнесенные на несколько (кило)метров. И так далее. Удвоение будет происходить каждые 7 «прогонов» троса. Отпуская его со скоростью 100 м/с, один прогон будет занимать около 4,5 дней. Удвоение — за месяц. Через 4 месяца — при обрыве одной из нитей — остальные легко удержат дополнительный вес… На пятый месяц – можно одновременно рвать уже две нити. На шестой – три…

    Как только на орбите накоплен достаточный вес — начинаем спускать излишек нити назад на переработку. И как только достигнем необходимого запаса прочности — прекращаем увеличивать толщину нити. Можно продолжить крутить нить, для мониторинга и обновления. При обрыве одной из них — усилиями 10 других — восстанавливаем до полного числа. Резерв прочности 3-4 нити — практически нереально нарушить (вероятность, что все оборвутся в период меньше 5 дней — очень мала).

    И это все исходя из базовых нитей сечением 1 мм. А можно ведь взять 0,5 или 0,25 или еще меньше… Циклы будут еще быстрее. Можно взять ленту, наращивать ее ширину и делить по мере необходимости. И т.п.

    Конечно остается множество других вопросов. Я не пытался в одиночку найти все ответы и предусмотреть все физические эффекты. Пример только показывает, что на заданном вашей статьей «школьном» уровне физики процесса работы космического лифта — проблемы вывода троса на орбиту, и защита его от космического мусора — далеко не самые сложные.

    Действительно сложная задача — создать упомянутый материал.

    p.s.
    возражение с требованием сокращать диаметр троса сверху вниз — во-первых противоречит условию, а во-вторых — легко решается через добавление промежуточных станций на тросе. Это увеличит срок развертывания системы, но принципиально ничего не изменит.


  1. differentlocal
    06.05.2018 08:10
    +1

    У концепции космического лифта есть ровно одна принципиальная проблема: он не нужен. Эта задача — сродни попытке разработать телегу с титановыми осями, полимерными постромками и углепластиковыми оглоблями, в которую можно впрячь тысячу лошадей. Возможно? Наверное, да. Нужно? Очевидно, что нет — если у вас есть титан, полимеры и композиты — у вас давно есть железная дорога и нет никаких лошадей.

    Уровень развития космонавтики, который необходим для строительства астроинженерных сооружений априори предполагает доступность космических ресурсов, наличие крупных обитаемых орбитальных станций и космического же производства. Потенциал космического производства бесконечно больше производственного потенциала Земли ввиду очевидного наличия бесконечной же площади и энергии. Соответственно, грузопоток неизбежно развернется: подавляющее большинство груза будет доставляться не с Земли в космос (в котором на тот момент уже есть своя, непрерывно растущая производственная база), а из космоса на Землю (где ее с каждым годом все меньше и меньше ввиду роста численности населения и важности сохранения экологии).

    Лифт — отличное решение задачи доставки с Земли в космос. Для задачи доставки из космоса на Землю — есть решения лучше, проще и дешевле.

    Отсюда резонный вопрос — нахрена лифт-то, что возить на нем будем?


    1. Nuwen
      06.05.2018 09:02
      +1

      Сама суть космического лифта в том, что его можно было построить ещё вчера — будь лишь прочность углеродных нанотрубок чуть-чуть выше. Это не астроинженерная конструкция а вполне посильное сооружение для цивилизации нашего типа. А лишь построив его — можно было-бы уже с лёгкостью достичь и уровней, при которых такое капризное сооружение не нужно, и возить с Земли действительно придётся одних лишь пассажиров.


  1. ababich
    06.05.2018 14:00

    У концепции космического лифта есть ровно одна принципиальная проблема: он не нужен

    Эта "принципиальная проблема" есть практически и у всех остальных "концепций" :)))


  1. vassabi
    06.05.2018 17:04

    а еще можно сверху на платформе разместить лазер и сбивать им всякий мусор на подлете. Заодно и атмосфера не мешает.


    1. GennPen
      06.05.2018 19:43

      Как вы лазером собрались сбивать? Даже если и получится взорвать обломок лазером, то он распадется на бОльшее кол-во мелких обломков, что зачастую наоборот хуже.


    1. semmaxim
      06.05.2018 19:56

      «Сбивать лазером» — это как? Превращать куски мусора в плотные облачка капелек? Чтоб уж наверняка всё уничтожали на орбите.


      1. Eklykti
        06.05.2018 21:33

        более того, если средний кусок мусора имеет форму кривого отломанного осколка, который хоть как-то тормозится остатками атмосферы, то лазер превратит его в идеально круглый шарик, который будет летать гораздо дольше.


      1. Sun-ami
        06.05.2018 22:31

        Сбивать — значит испарять и ионизировать. Получившаяся плазма рассеется, и если что-то сконденсируется — то в очень мелкую, микроскопическую пыль, которая не опасна для тороса, и очень быстро затормозится и сойдёт с отбиты, поскольку будет иметь намного большую площадь проекции на единицу массы. Причем испарять стоит не только те обломки, что непосредственно летят на торос, но и все те, которые можно испарить. И не обязательно полностью — частичное испарение придаст остатку реактивный импульс, и его орбита изменится, вследствие чего велика вероятность, что он упадёт в плотные слои атмосферы.


        1. GennPen
          06.05.2018 23:41

          частичное испарение придаст остатку реактивный импульс, и его орбита изменится, вследствие чего велика вероятность, что он упадёт в плотные слои атмосферы
          Чтобы находящийся на орбите объект упал в плотные слои атмосферы нужно придать ему ускорение против его движения, чтобы перицентр орбиты спустился в плотные слои атмосферы. А т.к. все обломки имеют кривую форму, то сделать это практически не реально без предварительного точного сканирования формы и состава обломка, чтобы выстрелить в нужное место, а для этого еще нужен лазер со сверхточным наведением.


        1. semmaxim
          07.05.2018 00:12

          Хм.
          Во-первых, я сильно сомневаюсь, что этот металлический пар хоть как-то существенно рассеется по космическим меркам. Рассеется как раз чтобы резко увеличить площадь поражения. Пар будет мгновенно выходить из зоны действия луча и тут же остывать, превращаясь в металлические шарики разных размеров. По сути из крупнокалиберной пули получится выстрел из дробовика, причём со временем площадь поражения будет только расти. А на космических скоростях даже пылинка опасна.
          Во-вторых, шарики будут из-за своей формы тормозиться на порядки слабее, чем бесформенный кусок металла. Тут ещё вопрос, что быстрее сойдёт с орбиты — один кусок неправильной формы малой проекции или кучка элементов практически идеальной аэродинамической формы.
          В-третьих, испарять надо мгновенно одним импульсом. Если обломок начнёт неравномерно испаряться, то из-за непредсказуемости этого процесса в него невозможно будет прицелиться. Каждый лазерный импульс будет бросать этот кусок в совершенно непредсказуемых направлениях с непредсказуемыми ускорениями.
          В-четвёртых, я сильно сомневаюсь, что каким бы то не было испарением металла можно придать импульс достаточный, чтобы существенно погасить первую космическую. Хотя тут надо считать.
          В-пятых, как уже ниже сказано, придать ускорение испарением в нужном направлении будет крайне сложно.


  1. Thero
    06.05.2018 17:51

    нужно строить башню на луне, а потом наблюдать как луна начинает неестественно вращаться в конечном итоге падая на землю.


  1. fivehouse
    07.05.2018 00:01

    Читая статьи о космическом лифте, я не перестаю удивляться, как много внимания уделяют в них потенциально решаемой проблеме прочности троса, и как мало внимания уделяется проблемам, которые не решаются никак…
    Люто плюсую! Так сейчас со всем. Начиная от всевозможных ИИ, квантовых вычислений, исследований мозга и кончая беспилотными авто. Мне так и отвечают, что, дескать, если честно подходить к вопросу, то слона не продать. Верящие мошенникам лохи должны сами от своей веры страдать, а критики пусть идут лесом. «Не мешайте работать», как говорят гадалки на улице.



  1. Sunny-s
    07.05.2018 12:22

    Во-первых согласен с автором комментария, предложившего протянуть тонкий трос изначально и затем постоянно наращивать его новыми тросами с земли.
    Во-вторых, если нам очень хочется совсем избежать столкновений на высотах до 2000 км, строим трос до этой высоты (сверху), а затем запускаем к нему простые и дешевые ракеты вроде New Shepard, которым не нужно набирать первую космическую, а всего лишь подпрыгнуть до этой высоты.


    1. GennPen
      07.05.2018 12:42

      А зачем тогда нужен лифт, если до него еще лететь нужно на высоту 2000км? Не проще ли станцию на низкой орбите без всяких геморроев с тросами?


    1. differentlocal
      07.05.2018 13:17

      И как вы планируете перегружать груз, если нижняя платформа троса несется с орбитальной скоростью, а вы туда запрыгнули с условной нулевой поступательной? Это задачка покруче, чем запрыгнуть в скоростной поезд на ходу.

      Да и стабилизировать эту конструкцию будет невозможно: если верхняя площадка лифта находится на ГСО, нижняя будет всегда ее обгонять и либо порвет трос, либо утащит верхнюю с орбиты. Суть лифта как раз в том, что он должен быть закреплен за землю и иметь верхнюю площадку на ГСО (соответственно, неподвижную относительно Земли!).


      1. Nuwen
        07.05.2018 14:06

        Нижняя платформа вовсе не будет с орбитальной скоростью нестись, а в зависимости от массы участка троса выше ГСО, будет даже хоть над одной точкой земной поверхности постоянно находиться. Стабилизироваться этот трос будет приливными силами в строго вертикальном положении. Никаких сил, могущих увлекать нижнюю часть троса с орбитальной скоростью, не существует. Именно про такую конструкцию писал ещё Циолковский, только вместо троса целесообразнее сразу же и строить полноценную башню, как у него.

        А вот простая орбитальная станция на высоте 2000 километров обязана будет крутиться с орбитальной скоростью, и не потому, что её будет увлекать неведомая орбитальная сила, а просто потому, что иначе упадёт. Чего и не угрожает нижнему концу троса или башни, находящихся на той высоте.


  1. ariklus
    07.05.2018 12:35

    В «Фонтанах рая» как раз по причине «сильно дофига массы на орбиту выводить» предлагалось пригнать на орбиту подходящий астероид, а потом уже из его массы производить ленты.
    Опасность космического мусора требует нескольких лент, скрепленных между собой (чтоб при разрыве менять не всю, а только киометровую, скажем, секцию). Но если мы запускаем лифт, рассчитаный на серьезный поток груза — то одной лентой/кабиной в любом случае не обойтись.

    Инжерерных проблем — море, но принципиально нерешаемых нет.